【摘 要】
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制备丙酮气敏性能优异的材料有利于环境监测和糖尿病的早期诊断。近年来,具有尖晶石结构的Ni Fe2O4（NFO）作为气敏材料,其应用受到了人们的广泛关注。调控材料的孔结构及贵金属修饰是进一步提高灵敏度、选择性及稳定性的有效途径。本文从优化NFO对丙酮的气敏性能出发,采用模板法和无模板法制备介孔NFO。通过调整介孔NFO的微观形貌、孔结构以及贵金属修饰改性等策略提高了材料气敏性能,并探讨了对丙酮气敏机
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制备丙酮气敏性能优异的材料有利于环境监测和糖尿病的早期诊断。近年来,具有尖晶石结构的Ni Fe2O4（NFO）作为气敏材料,其应用受到了人们的广泛关注。调控材料的孔结构及贵金属修饰是进一步提高灵敏度、选择性及稳定性的有效途径。本文从优化NFO对丙酮的气敏性能出发,采用模板法和无模板法制备介孔NFO。通过调整介孔NFO的微观形貌、孔结构以及贵金属修饰改性等策略提高了材料气敏性能,并探讨了对丙酮气敏机理。本论文主要内容如下:（1）模板法合成介孔NFO及对丙酮的气敏性能分别利用SBA-15和P123为硬、软模板成功合成有序和无序介孔NFO,并对其进行了气敏性能研究。由于材料独特的介孔结构和较大的比表面积,为气体反应提供更多活性位点及通道,对丙酮气体具有较高的灵敏度、较低的检测限、较快的恢复响应速度及优异的选择性和稳定性。其中,软模板法合成的介孔NFO为无序介孔结构,更有利于气体的扩散,在210 oC的工作温度下对200 ppm丙酮响应值为57,在1 ppm至200 ppm范围灵敏度及浓度之间具有良好线性关系。（2）无模板法合成介孔NFO及对丙酮的检测以氨三乙酸（NTA）为螯合剂,采用水热法结合后续热处理工艺成功制备了介孔NFO纳米棒。研究表明NTA的加入量对产物形貌、比表面积及气敏性能具有较大影响。当NTA添加量为3 mmol时,材料具有较大的比表面积（197.1 m~2/g）,在最佳工作温度200 oC时,对200 ppm丙酮的响应值达到64。分析认为高灵敏度不仅归功于大的比表面积,材料内部分散的小颗粒更是为气体扩散提供更多通道。基于获得的介孔NFO进行Pt修饰,灵敏度是纯NFO的1.6倍,响应恢复时间明显缩短,这归因于贵金属Pt的催化作用。本论文研究了介孔NFO制备方法、孔结构调控策略以及对微量丙酮气体检测的影响,为介孔铁酸镍纳米材料的研究及气敏性能提升提供了新的途径。
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